第二章_太阳能

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1、第二章太阳能（SolarEnergy）米万良2006年9月北京科技大学热能工程系ThermalEnergyEngineeringDepartment,TheUniversityofScienceandTechnologyBeijingwlmi@me.ustb.edu.cn1目录第一章新能源绪论第二章太阳能第三章风能第四章生物质能第五章海洋能第六章地热能第七章氢能2学时4学时2学时6学时2学时2学时6学时答疑2学时考试2学时21.概论2.太阳集热器3.太阳热水器4.太阳灶5.太阳房6.太阳能干燥7.太阳能温室8.太阳能

2、制冷与空调9.太阳能热发电系统10.太阳能光伏发电系统11.太阳能技术发展趋势内容提要3特点：能量密度低并高度分散压；资源丰富可再生；清洁环保；部分能源具有间歇性和随机性；利用技术难度大。2.1概论（Introduction）基本含义：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生资源得到现代化开发利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源来不断取代资源有限、对环境有污染的化石能源。包括：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能等。（1981年肯尼亚联合国会议）2.1.1新能源与可再生能源1998年世界能源消费构成世界能源存

3、量及可开采年限石油1427亿吨40年天然气155.8E4亿立方米61年煤炭9844.5亿吨204年数据来源：BPStatisticalReviewofWorldEnergy,6200342.1概论（Introduction）我国能源存量及可开采年限石油1427亿吨×3.4%20年天然气155.8E4亿立方米×1.3%49年煤炭9844.5亿吨×58.8%115年世界能源人均占有量状况世界人均占有量我国占比例石油26吨11%天然气-4%煤炭208吨70%2.1.1新能源与可再生能源新能源和可再生能源是人类社会未来能源的

4、基石，使化石能源的替代能源。新能源和可再生能源清洁环保，是与地球的生态环境相和谐的。新能源和可再生能源是不发达国家约20亿无电人口能源供应的现实能源。意义：5太阳常数：在地球大气外面正对着太阳的1m2面积上，每分钟接受的太阳的能量，1367W2.1概论（Introduction）2.1.2太阳和太阳能太阳结构：光球层、色球层、日冕层相当于全世界一年内消耗的能源总量的0.015%，被用为燃料和食物的仅占0.002%太阳辐射总能量3.75×1026W到达地球173×104亿KW大气吸收23%反射30%到地球47%，81×

5、104亿KW到达陆地17×104亿KW太阳的能量：6第一阶段：1615-1900年，1615年的第一台太阳能抽水泵。价格昂贵第二阶段：1901-1920年，世界将太阳能作为研究的重点，主攻太阳能动力装置，最大输出功率74KW第三阶段：1921-1945年，太阳能开发的低潮，化石燃料大规模应用第四阶段：1946-1965年，太阳能基础理论和材料的研究第五阶段：1966-1973年，低潮，投资大，技术不成熟第六阶段：1973-1980年，中东战争爆发，石油价格上涨，太阳能研究列入各国发展计划第七阶段：1981-1991年

6、，潮落，石油价格回落，500KW电站20多座第八阶段：1992-至今，化石能源的环境危害，光伏发电高度发展。2.1概论（Introduction）2.1.2太阳和太阳能太阳能利用的历史：7光热利用：平板式集热器，真空管式集热器，聚焦型集热器太阳能发电：光-热-电转换，光-电转换光化作用：将光能转化为化学能，例如将水分解制氢光生物利用：光能转化为生物质能，速生植物、油料作物、巨型海藻等。2.1概论（Introduction）2.1.2太阳和太阳能太阳能利用方式：82.1概论（Introduction）2.1.3太阳辐射

7、度及特点描述太阳能的常用单位：辐射通量：太阳以辐射形式发射出的功率，亦称辐射功率，单位W辐照度：投射到单位面积上的辐射通量，单位W/m2曝辐射量：从单位面积上接收到的辐射能，单位J/m2太阳常数：影响地球表面太阳辐射能的因素：太阳高度：入射角大气质量：把太阳垂直照射地面时，光线所穿过的大气路径，为1大气质量大气透明度地理纬度日照时间海拔高度92.1概论（Introduction）2.1.4我国太阳能的分布我国太阳能资源带的年曝辐射量资源带号资源带分类年曝辐射量/(MJ/m2)Ⅰ资源丰富带≧6700Ⅱ资源较丰富5400

8、-6700Ⅲ资源一般带4200-5400Ⅳ资源缺乏带<4200黑吉辽重庆新疆、内蒙、甘肃、北京、云南河南、山西、两湖、两广、福建、上海西藏太阳能资源带的分类标准：10热传导：气体中分子碰撞，绝缘体中分子震动，导体中电子热运动Fourier热传导定律：热传导速率与温度梯度及热流通过的截面积成正比qk热传导率W，导热系数W/(m.K)，A截面积m